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HTTP请求分割为多个TCP包后,如果一个TCP包丢失,应用层会有什么影响?

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发表于 2024-12-8 08:01:00 | 显示全部楼层 |阅读模式

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! I* _$ \3 T& S( R" D/ I点击上方蓝色字体,关注我们
# U6 o1 d5 \" [8 t' n7 m
: W" G5 B* F& o1 ?" J% J, Q3 m先说结论,如果某个 TCP 段丢失并且重传失败,整个 HTTP 请求都无法被应用层读取。
# m4 C: Y& X" A% ~- c# k: y6 c5 L7 Z. o- ~+ Z+ m; Z

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: {6 u6 v! f6 k; M0 X( [0 S6 ?! m8 ^. j. X
应用层只能在 TCP 层确保数据完整并交付后,才能处理这个请求。9 p, j8 y  a3 y+ r. \" \: W
1
$ r" M7 m8 r  Z2 ?1 f1 DHTTP 请求的传输过程
( f4 e. m* d6 qHTTP 协议位于应用层,而 TCP 位于传输层。当应用层(如浏览器或 HTTP 客户端)发出一个 HTTP 请求时,HTTP 报文会先传递到传输层(TCP),在这里会被划分成更小的段(TCP segments),每段会添加 TCP 头,形成 TCP 报文段。TCP 使用这些段来确保传输的可靠性。
& ~; i) t4 a) J* h6 c' o: k& _
+ I0 L; g' q& c: N2 z( M在传输层,TCP 会将 HTTP 数据切分为多个段,每个 TCP 段的大小根据传输网络的 MTU(最大传输单元)来决定。& a) g# ?' C( d* _
4 D9 x% f" U/ i" v
在 IP 网络中,通常 MTU 大小为 1500 字节,因此一个大的 HTTP 报文会被分割为多个 TCP 报文段,以适应网络传输的要求。
0 |7 m6 n1 \6 m" m5 q" _: X! M8 E2
3 v# q3 s# W& h/ A6 u3 ^TCP 的可靠性与重传机制8 o; a$ p2 D- I
TCP 是一种可靠传输协议,它通过以下机制保证数据完整性:
+ I' B, ]: s7 k3 g& K
  • 序列号:每个 TCP 段都有一个唯一的序列号,接收端通过序列号确保数据的顺序。
  • 确认机制:接收端收到 TCP 段后会发送 ACK 确认。
  • 重传机制:如果发送端未在特定时间内收到 ACK,便会重传该 TCP 段。
    7 b, Y* `1 }" B4 I- E
    % y1 k5 ~' W# |6 r8 Z
    如果某个 TCP 段丢失(例如网络问题导致的丢包),TCP 协议会尝试重传。
    + j) w  j2 h* t4 U0 H% R) z6 t( W" z& d% r- D
    一般情况下,通过重传机制能够成功传送丢失的数据段,从而让接收端获得完整的 HTTP 报文。6 w) @  ~- i& v8 `, @; o
    3" A! D( u7 m& H, M. Q
    丢包未能成功重传时会发生什么?
    ( K# F; R! K. f$ o5 a假设某个 TCP 段丢失了,并且多次重传都失败,这种情况下会导致 TCP 连接的中断。0 J0 M8 k" H% X" V& ^
    2 n4 o, ]5 T7 {- ?
    TCP 在多次重传失败后会认为网络不稳定,通常会中断连接并返回错误(比如 TCP 超时)。6 A! ~( Z; Z4 T3 F1 q8 g

    ' o% u4 X0 D7 h8 N5 g# W4 S一旦 TCP 连接中断,HTTP 请求的数据便无法完整到达应用层,整个 HTTP 请求也就无法被应用层读取。; X/ M( C/ R) _
    4: n8 D* a) r8 \+ b  l& i5 z8 q% x
    应用层的数据读取
    : ^+ B$ s3 q: o9 ^1 g( g: r0 S! U; N应用层不会直接读取 TCP 段。数据到达接收端后,TCP 会在内核中将各个 TCP 段重新组装成完整的数据流,只有当完整的数据流被组装好后,应用层才会读取。3 F8 F- g: [* P% m0 n5 ^0 j! h( L

    + \9 T# ]4 C" B+ y# S. l' Y因此,如果某个 TCP 段无法成功传输,数据流无法完成组装,应用层也就无法获取到这个 HTTP 请求。
    ' b0 U1 Z4 z/ R' i% H3 K5 Z8 L/ g3 `2 }  f
    在 Linux 等操作系统中,这个过程是由内核的 TCP/IP 栈完成的。TCP 栈在处理 HTTP 报文时,确保报文的完整性后才会交给应用层。
    ; Z* z5 B6 o0 I: }0 n- `
    4 c3 p& `+ u/ ?0 y! `0 f# j如果分段未能完全接收,则 TCP 栈不会将数据上交,应用层也就不会读取到部分数据。
    # N1 u6 ?# R( t) s! I& \; n' @; f
    ) ~( k7 h4 q. Y' k9 [因此,如果某个 TCP 段丢失并且重传失败,整个 HTTP 请求都无法被应用层读取。应用层只能在 TCP 层确保数据完整并交付后,才能处理这个请求。: q/ s1 e1 i6 i) o
    3 n2 f, h. E: t. N' T
    值得一提的是,HTTP/2 和 HTTP/3 都试图减少 TCP 的传输影响。
    0 V! V3 z2 i( G4 m" _  Y7 i, |8 p/ m* {6 Y- X3 e
    HTTP/2:在同一个 TCP 连接上通过多路复用(Multiplexing)实现多个并行请求和响应,但依然依赖 TCP 的可靠传输。1 E6 t0 U' Y5 ]& ~/ E

    - [. h3 S  Y- Y$ r# DHTTP/3:基于 QUIC 协议,放弃了 TCP 的可靠传输,转而使用 UDP,应用层直接管理重传、流控制等。
    2 F7 ?/ i! D( Z  l8 ~% K8 Q5 p) B# \% j8 w4 Y! B
    这样做的好处是,即便个别数据包丢失,也不影响其他数据包的传递。这种设计更适合现代网络环境,减少了丢包对整体传输的影响。: `! B& @' U" w% n3 ^& I

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    / n) L3 B- p/ [3 c

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    0 D+ ]* C- h3 H) `( Z: |: y* M+ a点击阅读原文,更精彩~
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